Виготовлення витратних електродів з тугоплавких сполук для плавки у дуговій печі (огляд)
DOI:
https://doi.org/10.15407/steelcast2026.02.022Ключові слова:
електрод, тугоплавкі сполуки, карбіди, дугова плавка, мундштучне пресування, гаряче пресування, прес-формаАнотація
Проведено аналіз методів отримання витратних електродів з деяких твердих тугоплавких карбідів перехідних металів циліндричної форми зі співвідношенням довжини до діаметра більшого 10 мм на їх щільність і її розподіл по довжині електрода.
Проведено аналіз даних, отриманих під час вивчення процесів отримання електродів з карбідів титану, цирконію, ніобію, хрому, молібдену та вольфраму, які найбільш широко використовуються для виготовлення порошкових виробів з них та створення за їх участю зносостійких покриттів багатофункціонального призначення.
Розглядались умови отримання електродів гарячим пресуванням, мундштучним пресуванням, пресуванням заготівок в розбірній прес-формі з наступним спіканням. Розглядався вплив методу і режимів отримання електродів на їх щільність, її розподіл по довжині. Розкривається природа цих властивостей та можливість їх отримання з наперед заданими значеннями.
Також розглянуто вплив методу та режимів отримання електродів на їх експлуатаційні властивості, зокрема термостійкість, яка є визначальною вимогою до електродів. Висока термостійкість забезпечує стабільний процес плавлення та отримання виливків з рівномірним розподілом вмісту складових виливків та структурою. Запропоновано механізм формування високої термостійкості, який полягає у наявності в електродах рівномірно розподіленої за об’ємом пористості.
Встановлені оптимальні умови отримання електродів, які забезпечують найбільшу термостійкість. Показано, що найвищі її значення мають електроди з рівномірним розподілом щільності по довжині і пористістю 10—15 %.
Найбільш придатними методами виготовлення електродів є мундштучне пресування та пресування в розбірних прес-формах з наступним спіканням.
Завантажити
Посилання
Skorokhod, V. V. (1982). Poroshkovyie materialyi na osnove tugoplavkih metallov i soedineniy [Powder materials based on refractory metals and compounds]. Tekhnika [in Russian].
Samsonov, G. V., & Vinitski, I. M. (1980). Handbook of Refractory Compounds. IFI. Plenum, New York, Washington, London.
Stepanchuk, A. N. (2008). Prochnostnyie i abrazivnyie svoystva plavlenyih tugoplavkih soedineniy i instrumentalnyih materialov na ih osnove [Strength and abrasive properties of molten refractory compounds and instrumental materials based on them]. Modern sintered solids. Kyiv. ISM named after V. N. Bakulya, National Academy of Sciences, pp. 269-280 [in Russian].
Stepanchuk, A. N., Bylyk, I. I., & Boyko, P. A. (1989). Tehnologiya poroshkovoy metallurgii [Technology of powder metallurgy]. Vyischa shkola [in Russian].
Shin, S.G. (2000). Experimental and Simulation Studies on Grain Growth in TiC and WC-based Cermets during Liquid Phase Sintering. Metals and Materials, 6(3), 195-201. https://doi.org/10.1007/BF03028212
Stepanchuk, A. N. (2008). Plavlenyie tugoplavkie soedineniya dlya instrumentalnyih materialov [Fused refractory compounds for instrumental materials]. Equipment and instruments for professionals, (6), 52-56 [in Russian].
Stepanchuk, A. M., & Bilyk, I. I. (2016). Materialy dlia napyliuvannia pokryttiv: Navch. posibn. [Materials for spraying coatings: Education. Manual]. Center for Educational Literature [in Ukrainian].
Bely, A. I. (2010). Iznosostoykost i prochnost karbidov volframa WC–W2C, poluchennyih razlichnyimi sposobami [Wear resistance and strength of WC–W2C tungsten carbides obtained by various methods]. Automatic Welding, (12), 20-23 [in Russian].
Dzykovich, V. I., Zhudra, A. P., & Belyi, A. I. (2010). Svoystva poroshkov karbidov volframa, poluchennyih po razlichnyim tehnologiyam [Properties of tungsten carbide powders obtained by various technologies]. Automatic Welding, 4(684), 28-31 [in Russian].
Garcia-Ayala, E. M., Tarancon, S., Ferrari, B., Pastor, J. Y., & Sanchez-Herencia, A. J. (2021). Thermomechanical behaviour of WC–W2C composites at first wall in fusion conditions. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 98, art. 105565. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2021.105565
Vytryaniuk, V. K., & Stepanchuk, A .N. (2001). Spechennyie bezvolframovyie tverdyie splavyi. Monografiya [Sintered tungsten-free hard alloys. Monograph]. ZAO "Vypol" [in Russian].
Bretzler, P., Huber, M., Rane, A. A., Jentoft, R. E., Köhler, K., & Jentoft, F. C. (2022). Selective synthesis of tungsten carbide phases W2C and WC as hydrogenation catalysts. Journal of Catalysis, 405, 60-73. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2021.11.025
Stepanchuk, A. M. (2006). Teoretychni ta tekhnolohichni osnovy otrymannia poroshkiv metaliv, splaviv i tuhoplavkykh spoluk. Pidruchnyk [Theoretical and technological foundations of obtaining powders of metals, alloys and refractory compounds. Textbook]. Politekhnika [in Ukrainian].
Stepanchuk, A. M., & Biryukovich, L. O. (2015). Elektrofizychni vlastyvosti plavlenykh karbidiv TiC, ZrC, NbC v oblasti yikh homohennosti [Electrophysical properties of fused carbides TiC, ZrC, NbC in the area of their homogeneity]. Scientific news of NTUU "KPI", (1), 66-73 [in Ukrainian].
Samsonov, G. V., Upadkhaya, G. Sh, & Neshpor, V. S. (1974). Fizicheskoe materialovedenie karbidov [Physical materials science of carbides]. Naukova dumka [in Russian].
Stepanchuk, A. N., Prytulyak, A. S., & Shlyuko, V. Ya. (1975). Poluchenie plavlenyih karbidov titana, tsirkoniya i niobiya v oblasti ih gomogennosti [Obtaining fused carbides of titanium, zirconium and niobium in the area of their homogeneity]. Vestnik KPI. Seriya “Mashinostroenie”. Vyischa shkola, 153-156 [in Russian].
Samsonov, G. V., Stepanchuk, A. N., Prytulyak, A. S., & Mashonkina, T. V. (1974). Kontsentratsionnaya zavisimost abrazivnyih svoystv poroshkov plavlenyih karbidov titana i tsirkoniya [Concentration dependence of abrasive properties of powders of molten carbides of titanium and zirconium]. Powder metallurgy, (9), 56-61 [in Russian].
Adamovsky, A. A, & Stepanchuk, A. N. (1978). Osobennosti shlifovaniya titanovyih izdeliy krugami iz karbida niobiya [Peculiarities of grinding of titanium products with niobium carbide wheels]. Technology and production organization, (4), 24-26 [in Russian].
Olyker, V. E. (1990). Poroshki dlya magnitno-abrazivnoy obrabotki i iznosostoykih pokryitiy [Powders for magnetic abrasive processing and wear-resistant coatings]. Metallurgiya [in Russian].
Stepanchuk, A. M., Shevchuk, M. B., & Mazaev, S. V. (2010). Otrymannia ta vlastyvosti hranul z tuhoplavkykh spoluk dlia stvorennia kompozytsiinykh materialiv [Obtaining and properties of granules from refractory compounds for the creation of composite materials]. Scientific Bulletin of NTUU "KPI", (6), 111-119 [in Ukrainian].
Zgalat-Lozynskyy, O. O., Matviichuk, O. O., Tolochyn, O. I., Ievdokymova, O. V., Zgalat-Lozynska, N. O., & Zakiev, V. I. (2021). Polymer Materials Reinforced with Silicon Nitride Particles for 3D Printing. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 59, 515-527. https://doi.org/10.1007/s11106-021-00189-2
Bolgar, A. S., Turchanin, A. G, & Fesenko, V. V. (1973). Termodinamicheskie svoystva karbidov [Thermodynamic properties of carbides]. Nauk. dumka [in Russian].
Stepanchuk, A. N., & Shlyuko, V. Ya. (1970). Poluchenie i nekotoryie svoystva plavlenyih karbidov [Production and some properties of molten carbides]. Bulletin of KPI, series “Machine Engineering”, (7), 116-120 [in Russian].
Stepanchuk, A. N., Biryukovich, L. O., & Shum, L. A. (2015). Poluchenie rashoduemyih elektrodov dlya plavki tugoplavkih soedineniy v dugovoy pechi [Production of consumable electrodes for melting refractory compounds in an arc furnace]. Special metallurgy: yesterday, today, tomorrow: materials of the XIII All-Ukrainian scientific and practical conference, Kyiv, April 21. Kyiv: NTUU “KPI”, pp. 843-864 [in Russian].
Kovalchenko, M. S. (1980). Teoreticheskie osnovyi goryachey obrabotki poristyih materialov davleniem [Theoretical foundations of hot processing of porous materials by pressure]. Nauk. dumka [in Russian].
Stepanchuk, A. M. (2025). Osnovy teorii i tekhnolohii protsesiv konsolidatsii poroshkovykh materialiv. Pidruchnyk [Fundamentals of the theory and technology of processes of consolidation of powder materials. Textbook]. SBA Print. https://ela.kpi.ua/handle/123456789/73292 [in Ukrainian].
Samsonov, G. V., & Kovalchenko, M. S. (1969). Goryachee pressovanie [Hot pressing]. Gosudarstvennoe izdatelstvo tehnicheskoy literaturyi USSR [in Russian].
Stepanchuk, A. M. (2016). Teoriia i tekhnolohiia presuvannia poroshkovykh materialiv. Navch. posibnyk [Theory and technology of pressing powder materials. Manual]. Tsentr uchbovoi literatury [in Ukrainian].
Kisly, P. S., & Samsonov, G. V. (1962). Osnovyi protsessov mundshtuchnogo pressovaniya trub i sterzhney iz poroshkov tugoplavkih soedineniy [Basics of the process of nozzle pressing of pipes and rods from powders of refractory compounds]. Powder metallurgy, (3), 31-48 [in Russian].
Samsonov, G. V., & Kisly, P. S. (1969). Vyisokotemperaturnyie nemetallicheskie termoparyi i nakonechniki [High-temperature non-metallic thermocouples and tips]. Nauk. dumka [in Russian].
Kyparisov, S. S., & Padalko O. V. (1988). Oborudovanie predpriyatiy poroshkovoy metallurgii [Equipment of powder metallurgy enterprises]. Metallurgiya [in Russian].
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 А.М. Степанчук
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
